(57)【要約】      （修正有）【課題】バンプシェア強度の高い半導体装置およびその製造方法を得る。【解決手段】GaAs半導体基板１０上に、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０が所定の間隔で、複数個形成され、それらの上には、第１の絶縁膜３０が形成されている。第１の絶縁膜３０には開口部が形成され、開口部を除いて第１の絶縁膜３０を覆うように第２の絶縁膜４０が形成されている。第２の絶縁膜４０上と開口部上には、給電金属５０が形成されている。給電金属５０の構造は、下層、中間層および最上層の３層構造から成っている。給電金属５０の最上層の上にはＡｕ配線６０が形成され、Ａｕ配線６０上の所望の位置には、パッシベーション膜７０が形成され、パッシベーション膜７０の開口部分にＡｕバンプ８０が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、トランジスタが所定の間隔で複数個形成され、前記トランジスタの上には開口部を持って第１の絶縁膜が形成され、前記開口部を除いて第１の絶縁膜を覆うように第２の絶縁膜が形成され、この第２の絶縁膜上と前記開口部上に多層膜構造から成る給電金属が形成され、この給電金属の最上層の上にメッキ配線が形成され、このメッキ配線上の所定の位置にパッシベーション膜が形成され、このパッシベーション膜の開口部分にＡｕバンプが形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記給電金属は、Ｔｉを含む第１の膜、ＰｔあるいはＭｏを含む第２の膜、およびＡｕを含む第３の膜が順次形成された多層膜構造であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記給電金属のＴｉを含む第１の膜の厚さが１０ｎｍ、ＰｔあるいはＭｏを含む第２の膜の厚さが３０ｎｍ、およびＡｕを含む第３の膜の厚さが１００ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体基板上に複数のトランジスタを形成する工程と、前記トランジスタを保護する第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜上に電解メッキのための給電金属を多層膜構造に形成する工程と、電解メッキにより形成されたメッキ配線を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記給電金属の形成工程は、Ｔｉを含む第１の膜、ＰｔあるいはＭｏを含む第２の膜、およびＡｕを含む第３の膜を順次形成することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に係わり、さらに詳しくは、半導体チップ等が基板に金属材を介して接続された半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓなどのIII−Ｖ族化合物半導体基板上に形成したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）やフィールドエフェクトトランジスタ（ＦＥＴ）は、携帯電話等の送信アンプに使用されている。このような送信アンプは、極めて高い電力密度で動作するので、発熱量が大きく熱的安定性に関する細心の注意が必要であるため、個々のトランジスタ上に厚いAuめっき層を形成し放熱対策が行われている。
【０００３】
一方、半導体素子の高集積化やコスト低減のため、チップ面積の縮小化や実装基板(パッケージ)の小型化が進められている。これに伴い、抵抗やコンデンサといった受動素子だけでなく、半導体チップ上にAuバンプを設け小型実装基板にフリップチップ実装する方法などが採用されている。フリップチップ接続部は、例えば、配線基板の一方の主面（配線パッド形成面）上に半導体チップがフェースダウンで搭載され、その電極端子と基板側の配線パッドとが、金属のバンプにより接続された構造を有している（例えば、特許文献１参照。）。半導体チップの電極端子と配線基板の配線パッドとは、金（Ａｕ）バンプなどを介してはんだにより接合することもできる。給電金属には、金との良好なメッキ性や密着性を確保するために、Ｔｉ層あるいはＴｉ／Ａｕ層のものが多用されている。
【０００４】
しかし、バンプボンディング装置を用いてAuメッキ層上にAuバンプを形成する際に、Auバンプと共にAuメッキおよび給電金属が、その下層の絶縁膜との間で剥れが生じるという問題があった。
【特許文献１】特開平７−１９３０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、バンプシェア強度の高い半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様によれば、半導体基板上に、トランジスタが所定の間隔で複数個形成され、前記トランジスタの上には開口部を持って第１の絶縁膜が形成され、前記開口部を除いて第１の絶縁膜を覆うように第２の絶縁膜が形成され、この第２の絶縁膜上と前記開口部上に多層膜構造から成る給電金属が形成され、この給電金属の最上層の上にメッキ配線が形成され、このメッキ配線上の所定の位置にパッシベーション膜が形成され、このパッシベーション膜の開口部分にＡｕバンプが形成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【０００７】
また、本願発明の別の一態様によれば、半導体基板上に複数のトランジスタを形成する工程と、前記トランジスタを保護する第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜上に電解メッキのための給電金属を多層膜構造に形成する工程と、電解メッキにより形成されたメッキ配線を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バンプシェア強度の高い半導体装置およびその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略してある。
【００１０】
（第１の実施の形態）まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。本実施の形態は、本発明を適用した半導体装置である。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る半導体装置の素子断面図である。図１において、例えばGaAs半導体基板１０上に、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０が所定の間隔で、複数個形成されている。これらヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０上には、保護膜としての第１の絶縁膜３０が例えばＳｉＮ膜で形成されている。尚、第１の絶縁膜３０には、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０のエミッタ電極（図示せず）上に開口部３０ａが形成されている。この開口部３０ａは、隣り合うヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０間を電気的に接続するために形成するものである。さらに、開口部３０ａを除いて第１の絶縁膜３０を覆うように第２の絶縁膜４０が形成されている。この第２の絶縁膜４０は、例えば厚さ２μｍの感光性ポリイミド膜で形成することができる。また、例えばベンゾシクロブテン等の有機絶縁膜で形成することもできる。
【００１２】
第２の絶縁膜４０上と開口部３０ａ上には、給電金属５０が形成されている。給電金属５０の構造は、下層５１、中間層５２および最上層５３の多層膜構造から成っている（図３の断面図参照）。例えば、第１の膜としての下層５１はＴｉを含んで１０ｎｍ厚、第２の膜としての中間層５２はＰｔを含んで３０ｎｍ厚、第３の膜としての最上層５３はＡｕを含んで１００ｎｍ厚に形成することができる。これらの厚さは、薄すぎると耐剥離強度が得られず、厚すぎると材料コスト面から得策でない。また、中間層５２はＭｏで形成することもできる。給電金属５０の最上層５３の上にはＡｕ配線６０が形成されている。さらに、Ａｕ配線６０上の所望の位置には、配線保護および安定化のために、パッシベーション膜７０が形成されている。そして、パッシベーション膜７０の開口部分にＡｕバンプ８０が形成されている。
【００１３】
本実施の形態によれば、電解メッキのための給電金属を３層構造としているので、高いバンプシェア強度が得られ、バンプ形成時のバンプ剥がれを大幅に低減できる。
【００１４】
（第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態として、半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本実施形態の製造方法を工程別に具体的に示す半導体装置の略示断面図であり、図１も最終工程の説明に利用する。
【００１６】
まず、図２（ａ）に示すように例えばGaAs基板から成る半導体基板１０を用意し、化学洗浄等により表面を清浄にする。この半導体基板１０上に、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０を所定の間隔で、複数個形成する。次に、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０を保護する為に、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０上に第１の絶縁膜３０を形成する。この第１の絶縁膜３０は、例えばＳｉＮ膜で形成する。尚、第１の絶縁膜３０には、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０のエミッタ電極（図示せず）上に開口部３０ａが形成されている。この開口部３０ａは、隣り合うヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０間を接続するためのものである。さらに、第２の絶縁膜４０が開口部３０ａを除いて第１の絶縁膜３０を覆って形成される。この第２の絶縁膜４０は、例えば厚さ２μｍの感光性ポリイミド膜をフォトリソグラフィ法によって所望のパターンで形成することができる。また、例えばベンゾシクロブテン等の有機絶縁膜で形成することもできる。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように第２の絶縁膜４０上と開口部３０ａ上に、給電金属５０を形成する。この給電金属５０は、電解メッキ時に利用するものである。給電金属５０の構造は、図３の断面図に示すように、第１の膜として下層５１、第２の膜として中間層５２および第３の膜として最上層５３の多層膜構造に形成する。例えば蒸着法により、下層５１はＴｉを含んで１０ｎｍ厚、中間層５２はＰｔを含んで３０ｎｍ厚、最上層５３はＡｕを含んで１００ｎｍ厚に形成する。これらの厚さは、薄すぎると耐剥離強度が得られず、厚すぎると材料コスト面から得策でない。また、中間層５２はＭｏで形成してもよい。
【００１８】
次いで、図２（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト(図示せず)を所望のパターンとなるように形成する。続いて、給電金属５０上にＡｕ配線６０を形成する。このＡｕ配線６０は、例えば電解メッキによりＡｕを十分に厚く３μｍ厚以上となるように形成する。その後、フォトレジストを除去しＡｕ配線６０以外の部分の給電金属５０を除去する。この給電金属５０の除去は、例えば加速されたイオンを給電金属５０表面に当て、給電金属５０を構成する原子を表面よりはじき出す現象（スパッタリング）を利用して加工するイオンミリング法によることができる。
【００１９】
続いて、図２（ｄ）に示すように、配線保護および安定化のために、パッシベーション膜７０を所望の位置に形成する。このパッシベーション膜７０は、例えば感光性ポリイミド系樹脂により形成することができる。
【００２０】
最後に、図１に示すように、パッシベーション膜７０の開口部分にＡｕバンプ８０を形成する。このＡｕバンプ８０は、例えばバンプボンディング装置により高さ２０μｍに形成する。
【００２１】
従来技術による給電金属の構造(Ｔｉ/Ａｕ)と本発明の実施形態に係る給電金属の構造(Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ)の場合、Ａｕバンプ形成後のバンプシェア強度を測定した結果を図４に示している。図４において、縦軸はシェア強度を表し、横軸はＴｉを含む下層の膜厚をÅ単位で表している。図４から明らかなように、本発明の実施形態に係る給電金属の構造は、従来技術による給電金属の構造に比べてより高いシェア強度が得られた。
【００２２】
従来技術による給電金属の構造の場合、半導体チップ製造工程中の例えば３００℃以上の熱処理工程により、ＴｉとＡｕの間で拡散が起こっていた。これに対し、本実施の形態のように中間層を設けることにより、拡散が抑制されたものである。
【００２３】
よって、本発明によれば、給電金属を３層構造とすることによって、メッキ配線上に形成されるバンプが高いシェア強度を持って形成する事ができ、Ａｕバンプ形成時のバンプ剥がれを大幅に低減した半導体装置を製造する事が可能となる。
【００２４】
尚、上記第１および第２の実施の形態では、ヘテロ接合バイポーラトランジスタを用いているが、フィールドエフェクトトランジスタであってもよいことは勿論である。
【００２５】
本実施の形態によれば、電解メッキのための給電金属を多層膜構造としているので、高いバンプシェア強度が得られ、バンプ形成時のバンプ剥がれを大幅に低減できる。
【００２６】
本発明は、例えば電力増幅用のＩＣに好適であるが、それらに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の素子断面図である。製造工程を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の給電金属の構造を示す断面図である。
【図４】給電金属(下層)の膜厚とバンプシェア強度との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…半導体基板、  ２０…ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、  ３０…第１の絶縁膜、  ４０…第２の絶縁膜 、  ５０…給電金属、  ５１…給電金属(下層)、
５２…給電金属(中間層)、  ５３…給電金属(最上層)、  ６０…Ａｕメッキ配線、
７０…パッシベーション膜、   ８０…Ａｕバンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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